生物分离工程名词解释

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膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推

动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

或者：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。

离子交换: 在吸附剂与溶液间发生离队名口号大全 子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放

出等当量的离子于溶液中。

亲和层析：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分

离纯化的技术。

过滤：是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截

留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。

或者：利用薄片形多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进

行固液分离的方法。

重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体

用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。

分辨率：也称分离度。它是指相邻两色谱保留值之差与两峰底宽平均值之比。

晶体：形成新相（固体）需要一定的表面自由能。因此，溶液浓度达到饱和溶解

度时，晶体尚不能析出，只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。

溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。

初级分离：指从菌体发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）及其他各

种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过

程。

截留率 ：表示膜对溶质的截留能力，可用小数或百分数表示。

（真实截留率和表观截留率）

自溶：通过调节温度、PH值或添加有机溶剂，诱使细胞产生溶解自身的酶的方

法，也是一种酶溶法。

保留体积V：指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相

R

体积。

死体积V：指色谱柱内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的

M

空间以及检测器的空间的总和，当后两项很小而可忽略不计时，可由 与流

Vt

Mm

动相体积流速(ml/min)的乘积计算。

F

0

理论塔板高度：单位理论塔板的长度称为理论塔板高度。它等于色谱柱长度除以

理论塔板数。用理论塔板数与板高表示柱效率时是等价的。

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过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液；溶质只有

在过饱和溶液中才能析出。

分子筛层析法：又称凝胶过滤层析法，是以各种多孔凝胶为固定相，利用溶液中

各组分的分子量不同而进行分离的技术。

阻滞因数：是在色谱系统中溶质的移动速度和一理想标准物质（通常是和固定相

没有亲和力的流动相）的移动速度之比，即 R=溶质的移动速度 / 流动相在色谱

系统中的移动速度

分离因子：某一瞬间被吸附溶质量占总量的分数，又称质量分布比。即

=q / C（C为溶质总浓度，包括游离和被结合）。

t t

膜组件：由膜、固定膜的支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单

元，又称膜装置。

亲和吸附:是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用,从而实现分离.

扩散层：在胶粒周围的一部分阳离子由吸附层表面分布至胶粒阴电荷不能吸引的

最小距离所形成的非牢固结合层。

体积浓缩倍数：即料液体积与溶剂体积的比值。

正相色谱:是指固定相的极性高于流动相的极性,因此,在这种层析过程中非极性

分子或极性小的分子比极性大的分子移动的速度快,先从柱中流出来.

比较微滤、超滤、反渗透的区别和共同点？

答：超滤(UF)和微滤(MF)都是利用膜的筛分性质,以压差为传质推动力。UF膜和

MF膜具有明显的孔道结构，主要用于截留高分子溶质或固体微粒。UF膜的孔径

较MF膜小，主要用于处理不含固形成的料液，其中相对分子质量较小的溶质和

水分透过膜,而相对分子质量较大的溶质被截留。因此，超滤是根据高分子溶质

之间或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别进行分离的方法。

微滤过程中，膜两侧渗透压差较小，所以操作压力比反渗透操作低，一般为

0.1～1.0MPa。微滤一般用于悬浮液（粒子粒径为0.1～10）的过滤,在生物分

离中,广泛用于菌体细胞的分离和浓缩。微滤过程中膜两侧的渗透压差可忽略不

计，由于膜孔径较大，操作压力比超滤更低，一般为0.05～０.5ＭＰa。

反渗透：溶质浓度越高，渗透压越大。如果欲使高浓度溶质一侧溶液B中的

溶剂（水）渗透到纯水侧A，在B侧所施加的压力必须大于此渗透压，这种操作

称为反渗透。

传质推动力是压差；分离原理为筛分。

层析分离技术

1. 根据机理不同，色谱分离可分为那几种？简述各种色谱分离的基本原理。与

其他分离技术相比，色谱分离技术有何特点？

答：按分离机理不同分类：吸附层析、分配层析、凝胶过滤层析

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（1）吸附层析：混合物随流动相通过固定相（吸附剂）时，由于固定相对不同

物质的吸附力不同而使混合物得到分离。

（2）分配层析：其固定相和流动相都是液体，其原理类似于液液萃取，利用混

合物中各物质在两液相中的分配系数不同而分离。其中，固定相是由固定液与载

体结合后形成的。

（3）凝胶过滤层析：根据物质分子大小不同而进行分离的色谱技术，又称分子

筛色谱。由于大分子和小分子在通色谱柱时，所通过得路径不同（大分子进入空

隙，小分子进入孔内），流出色谱柱的时间不同，从而得到分离。其固定相为凝

胶，流动相可根据实验需要选择不同的缓冲溶液。

与其他分离技术相比，色谱分离技术的特点：分离效率高，应用范围广，高灵敏

度的在线检测，快速分离，过程自动化操作。

2.比较分配色谱中的分配系数、吸附色谱中分离因素及凝胶色谱中的分配常数有

何异同点？

答：在层析过程的某一时刻，如果流动相中样品的浓度为Cm，固定相中样品的

浓度为Cs，则分配系数K定义为：K=Cs/Cm。为了更好地描述层析过程中Cm与

Cs之间的关系，在分配层析中直接用分配系数K表示，在吸附层析中衍生出分

离因数，在凝胶层析中衍生出分配常数Kd。

（1）分配系数

在分配层析中，分配系数：类似于溶剂萃取中的分配系数K=cs/cm

cs、cm分别为溶质在固定相和流动相中的浓度，

在一定温度下，当溶质的浓度较低时，K为常数——线性色谱；当溶质的浓度较

高时，K为溶质浓度的函数——非线性色谱。

?????? 在层析过程中，分配系数较大的组分，迁移速度较慢；而分配系数较小

的组分，迁移速度较快。因此，分配系数相差较大的两种物质很容易通过层析过

程进行分离。

（2）分离因数

分离因数：某一瞬间被吸附的溶质量占总量的分数（表示）： =cs/(cs+cm)

0≤≤1：??当=0时，此种溶质不与固定相产生吸附作用，或固定相已无空

余的结合位点，此时溶质随流动相以同样的速度移动；当=1时，溶质全部被

吸附在固定相上，且不随流动相移动。??在柱色谱分离中，有效的分离通常要求

值至少为0.8。

（3）分配常数

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在凝胶层析中，引入一个分配常数Kd，它表示某溶质分子可以进入凝胶颗粒内

部空隙的分数。

0≤Kd≤1：当Kd=0时，意味着溶质分子完全被排阻于凝胶颗粒的微孔之外，而

最先被洗脱；当Kd=1时，意味着溶质分子完全不被排阻，可以自由进入所有凝

胶颗粒的微孔中，而最后被洗脱。在实际操作时，有时会出现Kd>1的情况，表

明除了凝胶的分子筛作用外，还存在着吸附作用。

3． 色谱的分离度是如何定义的？它与哪些因素有关？

答：Rs=（两峰之间的距离）/（平均峰宽）

Rs表示色谱峰的分离度，Rs<1，两个峰没有完全分开；Rs=1，两个峰刚好在峰

底处连接；

Rs>1，两个峰被完全分开，即为最佳的分离条件。

分离度取决于分离效率和选择性：分离效率取决于峰宽；选择性取决于两峰之间

的距离。

4. 离子交换色谱的基本原理是什么？常用的离子交换剂有哪几类？

答：原理：利用离子交换剂作为层析支持物（固定相），由于带植树造林的宣传语 有不同电荷的蛋

白质与固定相间的静电作用力（吸附力）不同，从而达到分离目。

最为常见的包括离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换葡聚糖和离子交换琼

脂浇地 糖等。

5. 离子交换色谱的洗脱方式有几种？分别在什么情况下适合?

按操作方式：恒定洗脱(isocratic elution)，分步洗脱(stage elution)，梯度

洗脱(gradient elution)

按洗脱机理：改变缓冲液盐浓度，改变缓冲液pH，改变缓冲液盐浓度和缓冲液

pH

添加剂：表面活性剂、尿素、盐酸胍

洗脱体积：5倍床体积以上

6.亲和色谱主要有哪几部分组成？其核心部分是什么？为什么要引入“接枝手

臂”？在重组蛋白的分离纯化中，如何通过上游技术来简化下游的分离纯化技

术？

答：主要有载体（担体），配体与目标物，接枝手臂组成，其核心部分是配体的

选择和亲和吸附的合成。

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接枝手臂的作用：当配基的分子量较小时，将其素丸子的做法 直接固定在载体上，会由于载体

的空间位阻，配基与生物大分子不能发生有效的亲和吸附作用。需要在配基与载

体连接一个“接枝手臂”，以增大配基与载体之间的距离，使其与生物大分子有

效的亲和结合。

7. 凝胶过滤色谱的原理是什么？有何特点？

答：原理：凝胶过滤层析又称凝胶排阻色谱景德镇到婺源 , 分子筛色谱法, 凝胶过滤法等。利

用凝胶过滤介质为固定相，根据物料中溶质相对分子质量的差异的液相色谱法。

特点：（1）操作方便, 条件温和,不会使物质变性；（2）色谱介质不需再生,

可反复便用。（3）分离效率高，回收率较高。（4）广泛应用于生物大分子的初

级分离，脱盐等。（5）分辨率较低，需采用细长柱。（6）经过凝胶过滤色谱后

样品被稀释，上样前需进行浓缩

8. 凝胶过滤色谱的凝胶特性参数有那些？理解它们的具体含义。

答：(1) 排阻极限(exclusion limit) 是指不能扩散到凝胶基质内部中去的最小

分子的分子量。(SephadexG-50的排阻极限是30kDa）。

(2) 分级范围(Fractionation range) 它指出了当溶液通过凝胶柱时,能够为介

质阻滞并且分离的溶质分子量范围(SephadexG-50, 它的分级范围为

1500—30000)。

(3) 吸水量(Water regains) 1g干凝胶所吸收的水分称为吸水量（SephadexG-50

的吸水量为5.00.3g ）。溶胀率=吸水量100%。

(4) 凝胶粒径凝胶颗粒一般为球形，其粒径大小对分离度有重要影响（粒径越小，

其分离效率越高）。100-200目(50-150m)

(5) 床体积(Bed volume ) 表示1g干胶在溶胀后所具有的最后体积

(SephadexG-50的床体积为9—11ml/g 干凝胶)

(6) 空隙体积(Void volume) 表示填充柱中凝胶粒子周围的总空间即V0(用平均

分子量为2000kDa蓝色葡聚糖测出) 。

9. 凝胶过滤色谱的操作过程与吸附色谱有那些主要区别？

答：吸附色谱固定相通常是活性硅胶、氧化铝、活性炭、聚乙烯、聚酰胺等固体

吸附剂，所以吸附色谱也称液固吸附色谱。活性硅胶最常用。

10. 凝胶过滤色谱主要应用于那些方面？

答：（1）脱盐及缓冲液的更换：由于蛋白质与盐的分子量相差较大，因此，很

容易通过凝胶过滤色谱将二者分开；了更换缓冲液，可将平衡缓冲液和洗脱缓冲

液使用需更换的缓冲液，这样，脱盐的同时即可将样品缓冲液进行更换。

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?? 脱盐柱体积可从1ml~2,500L;脱盐柱的型号常用SephadexG-25

（2）分级分离：当目标蛋白大于凝胶的排阻极限，而杂质处于排阻范围内时，

容易得到较纯的目的蛋白；但事实上，由于凝胶的孔径具有一定的分布，要想将

目标蛋白和杂蛋白完全分开，具有一定的难度

（3）分子量的测定：在凝胶过滤介质的分级范围内蛋白质的分配系数（或洗脱

体积）与相对分子质量的对数呈线性关系（KD=a-blgMW），所以，凝胶过滤色谱

可用于未知物质相对分子质量的测定。

11. 疏水作用色谱的基本原理是什么？

答：疏水性作用色谱（Hydrophobic interaction chromatography, HIC）是利

用表面偶联疏水性基团（疏水性配基）的疏水性吸附剂为固定相，根尤克 据蛋白质与

疏水性吸附剂之间的疏水性相互作用的差异进行蛋白质类生物大分子分离纯化

的色谱技术。??蛋白质分子中具有疏水基团和亲水基团；在水溶液中，尽管大部

分疏水基团被折叠在分子内部，表面为极性和荷电基团，但总有一些疏水性基团

或极性基团的疏水部位暴露在蛋白质表面；根据蛋白质“盐析沉淀原理”，在离

子强度较高的盐溶液中，蛋白质表面疏水部位的水化层被破坏，暴露出疏水部位，

疏水性相互作用增大；因此，在疏水作用色谱中在样品吸附阶段采用高盐浓度的

溶液使目标分子结合在层析柱中，而在洗脱阶段采用降低洗脱剂中盐浓度的方式

减弱这种疏水作用力，从而解吸溶质达到洗脱的目的。

12. 疏水作用色谱与离子交换色谱有何区别与联系？

答：疏水性作用层析（HIC）主要用于蛋白质类大分子的分离纯化。虽然HIC不

如离子交换层析（IEC）应用普遍，但可作为IEC的补充工具。如果使用方法适

当，HIC具有与IEC相近的分离效率。HIC具有如下特点：??①由于在高浓度盐

溶液中疏水性吸附作用较大，因此HIC可直接分离盐析后的蛋白质溶液（不需脱

盐）；??②可通过调节疏水配基链长、种类和密度来调节吸附剂的疏水性，因此

可根据目标蛋白的性质选择适宜的吸附剂；??③疏水性吸附剂种类多，选择余地

大，价格与离子交换剂相当。??④与同样基于溶质和层析介质间的疏水作用进行

分离的反相层析(RPC)相比，其疏水配基的作用力较小，因此洗脱条件较为温和，

在分离answer 纯化蛋白质方面有着更为广泛的应用。

13. 膜分离过程中,有那些原因会造成膜污染,如何处理

答:(1)膜污染主要有两种情况:一是附着层被滤饼,有机物凝胶,无机物水垢胶体

物质或微生物等吸附于表面;另一种是料液中溶质结晶或沉淀造成堵塞.

(2)膜污染是可以预防或减轻的,措施包括料液预处理,膜性质的改善,操作条件

改变等方式.

(3)膜污染所引起的通量衰减往往是不可逆的,只能通过清洗的处理方式消除,包

括物理方法冲洗和化学药品溶液清洗等.

14反相色谱的基本原理是什么？

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答：反相层析（Reverd-pha chromatography, RPC）利用非极性的反相介质

为固定相，极性有机溶剂的水溶液为流动相，是根据溶质极性（疏水性）的差异

进行分离纯化的层析技术。反相层析属于分配层析，溶质在固定相（非极性介质）

和流动相之间的分配系数取决于溶质的疏水性：溶质的疏水性越大，其在固定相

中的分配系数越大。烃类化合物的分配系数与其分子所含碳原子数成正比。当固

定相一定时，可通过调节流动相的组成来调整溶质的分配系数。流动相的极性越

大，溶质的分配系数越大。因此，RPC多采用降低流动相极性（水含量）的线性

梯度洗脱法。

15. 分析反相色谱与疏水作用色谱的区别与联系。

答：相似之处：均是利用不同物质与固定相之间的疏水性作用力不同进行色谱分

离。

不同之处：??①固定相的疏水程度不同；??②流动相组成不同；??③操作方式不

同；④应用范围不同。

16 简述过饱和溶液形成的方法

答:(1)热饱和溶液冷却(等溶剂结晶)

适用于溶解度随温度升高而增加的体系;同时,溶解度随温度变化的幅度要适中;

(2)部分溶剂蒸发法(等温结晶法)

适用于溶解度随温度降低变化不大的体系,或随温度升高溶解度降低的体系;

(3)真空蒸发冷却法

使溶剂在真空下迅速蒸发,并结合绝热冷却,是结合冷却和部分溶剂蒸发两种方

法的一种结晶方法.

(4)化学反应结晶

加入反应剂产生新物质,当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时,即有晶体析出